Convolutional neural networks (CNNs) are usually built by stacking convolutional operations layer-by-layer. Although CNN has shown strong capability to extract semantics from raw pixels, its capacity to capture spatial relationships of pixels across rows and columns of an image is not fully explored. These relationships are important to learn semantic objects with strong shape priors but weak appearance coherences, such as traffic lanes, which are often occluded or not even painted on the road surface as shown in Fig. 1 (a). In this paper, we propose Spatial CNN (SCNN), which generalizes traditional deep layer-by-layer convolutions to slice-byslice convolutions within feature maps, thus enabling message passings between pixels across rows and columns in a layer. Such SCNN is particular suitable for long continuous shape structure or large objects, with strong spatial relationship but less appearance clues, such as traffic lanes, poles, and wall. We apply SCNN on a newly released very challenging traffic lane detection dataset and Cityscapse dataset. The results show that SCNN could learn the spatial relationship for structure output and significantly improves the performance. We show that SCNN outperforms the recurrent neural network (RNN) based ReNet and MRF+CNN (MRFNet) in the lane detection dataset by 8.7% and 4.6% respectively. Moreover, our SCNN won the 1st place on the TuSimple Benchmark Lane Detection Challenge, with an accuracy of 96.53%.


翻译:卷积神经网络(CNN)通常通过逐层堆叠卷积操作构建而成。尽管CNN已展现出从原始像素中提取语义的强大能力,但其捕获图像行与列间像素空间关系的能力尚未得到充分探索。这些关系对于学习具有强形状先验但弱外观一致性的语义对象至关重要,例如交通车道线——如图1(a)所示,这类目标常被遮挡甚至未在路面实际标绘。本文提出空间卷积神经网络(SCNN),将传统的深层逐层卷积推广为特征图内的逐切片卷积,从而实现在单层内跨行跨列的像素间信息传递。此类SCNN特别适用于具有强空间关联性但外观线索较少的长连续形状结构或大型物体,如交通车道线、立柱与墙面。我们在新发布的极具挑战性的交通车道线检测数据集及Cityscapes数据集上应用SCNN。实验结果表明,SCNN能够学习结构化输出的空间关系,并显著提升性能表现。我们证明在车道线检测数据集中,SCNN分别以8.7%和4.6%的优势超越了基于循环神经网络(RNN)的ReNet及MRF+CNN(MRFNet)。此外,我们的SCNN以96.53%的准确率在TuSimple基准车道检测挑战赛中荣获第一名。

0
下载
关闭预览

相关内容

在数学(特别是功能分析)中,卷积是对两个函数(f和g)的数学运算,产生三个函数,表示第一个函数的形状如何被另一个函数修改。 卷积一词既指结果函数,又指计算结果的过程。 它定义为两个函数的乘积在一个函数反转和移位后的积分。 并针对所有shift值评估积分,从而生成卷积函数。
深度学习中卷积的综述:应用、挑战和未来趋势
专知会员服务
38+阅读 · 2024年3月22日
专知会员服务
23+阅读 · 2021年7月15日
卷积神经网络的概述论文:分析、应用和展望,21页pdf
专知会员服务
91+阅读 · 2020年4月7日
【ICLR-2020】网络反卷积,NETWORK DECONVOLUTION
专知会员服务
39+阅读 · 2020年2月21日
深入卷积神经网络背后的数学原理
人工智能学家
10+阅读 · 2019年4月26日
牛逼哄哄的图卷积神经网络将带来哪些机遇?
计算机视觉life
49+阅读 · 2019年3月25日
太值得收藏了!秒懂各种深度CNN操作
机器学习算法与Python学习
11+阅读 · 2019年3月18日
直白介绍卷积神经网络(CNN)
算法与数学之美
13+阅读 · 2019年1月23日
【干货】使用Pytorch实现卷积神经网络
专知
13+阅读 · 2018年5月12日
一文让你入门CNN,附3份深度学习视频资源
机器学习算法与Python学习
12+阅读 · 2018年3月10日
【深度】Deep Visualization:可视化并理解CNN
专知
12+阅读 · 2017年9月30日
精选 | 一张动图看懂卷积神经网络之卷积计算层
七月在线实验室
27+阅读 · 2017年6月21日
卷积神经网络(CNN)学习笔记1:基础入门
黑龙江大学自然语言处理实验室
14+阅读 · 2016年6月16日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
10+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2月5日
VIP会员
相关资讯
深入卷积神经网络背后的数学原理
人工智能学家
10+阅读 · 2019年4月26日
牛逼哄哄的图卷积神经网络将带来哪些机遇?
计算机视觉life
49+阅读 · 2019年3月25日
太值得收藏了!秒懂各种深度CNN操作
机器学习算法与Python学习
11+阅读 · 2019年3月18日
直白介绍卷积神经网络(CNN)
算法与数学之美
13+阅读 · 2019年1月23日
【干货】使用Pytorch实现卷积神经网络
专知
13+阅读 · 2018年5月12日
一文让你入门CNN,附3份深度学习视频资源
机器学习算法与Python学习
12+阅读 · 2018年3月10日
【深度】Deep Visualization:可视化并理解CNN
专知
12+阅读 · 2017年9月30日
精选 | 一张动图看懂卷积神经网络之卷积计算层
七月在线实验室
27+阅读 · 2017年6月21日
卷积神经网络(CNN)学习笔记1:基础入门
黑龙江大学自然语言处理实验室
14+阅读 · 2016年6月16日
相关基金
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
10+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员